KR930002235B1 - Carbon black product and rubber compositions containing same - Google Patents
Carbon black product and rubber compositions containing same Download PDFInfo
- Publication number
- KR930002235B1 KR930002235B1 KR1019850004278A KR850004278A KR930002235B1 KR 930002235 B1 KR930002235 B1 KR 930002235B1 KR 1019850004278 A KR1019850004278 A KR 1019850004278A KR 850004278 A KR850004278 A KR 850004278A KR 930002235 B1 KR930002235 B1 KR 930002235B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon black
- rubber
- oxide
- furazane
- substituted
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L9/00—Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K5/00—Use of organic ingredients
- C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
- C08K5/34—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring
- C08K5/35—Heterocyclic compounds having nitrogen in the ring having also oxygen in the ring
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
- C08K13/02—Organic and inorganic ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T152/00—Resilient tires and wheels
- Y10T152/10—Tires, resilient
- Y10T152/10495—Pneumatic tire or inner tube
- Y10T152/10855—Characterized by the carcass, carcass material, or physical arrangement of the carcass materials
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
내용 없음.No content.
Description
본 발명은 개선된 개질 카본블랙 생성물, 이러한 생성물을 함유하는 고무조성물 및 미경화 고무조성물의 가공성을 개선시키고/시키거나 점도를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 고무 제형에 혼입되는 경우, 고무의 인장강도 및 모듈러스 특성에 악영향을 주지 않고 고무의 점도 및 히스테리시스(hysteresis)를 감소시키는 개질된 카본블랙 생성물에 관한 것이다.The present invention relates to improved modified carbon black products, rubber compositions containing such products and methods of improving the processability and / or reducing the viscosity of uncured rubber compositions. More particularly, the present invention relates to modified carbon black products that, when incorporated into rubber formulations, reduce the viscosity and hysteresis of the rubber without adversely affecting the tensile strength and modulus properties of the rubber.
고무 조성물은, 일반적으로 경화 및/ 또는 사용되기 전에 여러 기타물질과 배합시키거나 "혼합"시키는 것으로 알려져 있다, 이들 첨가된 물질 중의 몇몇은 최종 생성물의 특성을 개선시키는 한편, 그밖의 것들은 미경화된 조성물의 가공성을 개선시킨다. 몇몇 경우에 있어서는, 둘다의 효과를 얻을 수도 있다. 또한, 상기와같이 사용된 유기성 및 무기성인 여러 화학약품, 안료 및 기타물질은 여러가지 방식으로 상호작용하여 바람직하거나 해로운 결과를 야기시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. 고무가공 및 이에 사용된 물질에 대하여 하기 문헌에 더 상세히 기술되어 있다: [참조: Encyclopedia of polymer science and technology, published by John Wiley and Sons, New York(1970), 특히 Vol.12, page 280 alc The Vanderbilt Rubber Handbook, R.T. Vanderbilt Company, Norwalk, Connecticut, 06855(1968), 특히 Sections 6,7,8,9및11].Rubber compositions are generally known to be blended or "mixed" with various other materials before they are cured and / or used. Some of these added materials improve the properties of the final product, while others are uncured. Improve processability of the composition. In some cases, both effects may be obtained. It is also known that many of the organic and inorganic chemicals, pigments, and other substances used as such may interact in various ways, leading to desirable or detrimental results. Rubber processing and the materials used therein are described in more detail in the following literature: Encyclopedia of polymer science and technology, published by John Wiley and Sons, New York (1970), in particular Vol. 12, page 280 alc The Vanderbilt Rubber Handbook, RT Vanderbilt Company, Norwalk, Connecticut, 06855 (1968), in particular Sections 6, 7, 8, 9 and 11.
가황제, 가소제, 증량제, 충진제, 안료등은 일반적으로 고무가 주형내에서 경화되거나 가황되어서 유용한 제품을 형성할 수 있도록 가황 가능한 고무 조성물에 혼입시킬 수 있다. 때때로, 성형 및 경화하기전에 고무화합물에 가공조제를 함유시킬 필요가 있다. 이들 가공조제는 경화된 고무의 특성에 심하게 악영향을 주지않고 주로 고무화합물의 성분들의 혼합, 가공도중 고무의 유동성, 및 고무의 주형 또는 밀 이형(mill release) 특성을 개선시키는데 쓰인다.Vulcanizers, plasticizers, extenders, fillers, pigments and the like can generally be incorporated into vulcanizable rubber compositions so that the rubber can be cured or vulcanized in a mold to form useful products. Occasionally, it is necessary to include a processing aid in a rubber compound before molding and curing. These processing aids are mainly used to improve the mixing of the components of the rubber compound, the flowability of the rubber during processing, and the mold or mill release properties of the rubber without adversely affecting the properties of the cured rubber.
카본블랙은 고무 제형에 사용되며 그들의 특성 및 특성들의 조합은 광범위하게 변한다. 고무 제형에 있어서, 카본블랙은 보강 충진제로서 사용된다. 여러 특성을 가진 채널(Channel) 및 퍼네이스(furnace)형의 다수의 카본블랙이, 고무에 여러 바람직한 특성을 주기때문에 이용되어 왔다. 고무에서 발견된 이들 여러 특성중에는 산화 또는 노화에 대한 내성이 있다.Carbon blacks are used in rubber formulations and their properties and combinations of properties vary widely. In rubber formulations, carbon black is used as reinforcing filler. Many carbon blacks of channel and furnace type with different properties have been used because they give various desirable properties to rubber. Among these many properties found in rubber are resistance to oxidation or aging.
벤조푸라진 옥사이드, 및 이들의 동족체 및 이성체는 공지된 화합물이며, 이들에 대해서는 많이 기술되었고 이들의 제조공정은 밝혀져 있다[참조: Kaufman et al., "Chemical Reviews", Vol. 59, page 429 and following (1959)and Mallory et al., Organic Synthesis collective Vol. IV, pp. 74 and 75, John Wiley and Sons, Now York(1963)]. 또한, 여러형태의 푸라잔 옥사이드를 제조하는 공정이 하기의 미합중국 특허에 기술되어 있다: 미합중국 특허 제 4,185,018호(Fah); 미합중국 특허 제 3,528,098호(Shaw); 및 미합중국 특허 제 2,424,199호 (Ter Horst). 푸라잔 옥사이드 및 관련 화합물의 앞의 설명에 있어서, 이들 화합물에 대해 사용된 명명법이, 부분적으로 그들의 구조 및 주요 이성체형태의 불확실성으로인해 일관성이 없음을 알아야 할 것이다. 예를들면, 이들은 푸라잔 옥사이드로서, 오르토디니트로소 벤젠 또는 디(니트릴옥사이드), 이소벤조푸록산, 벤조푸록산, 벤조푸라잔-N-옥사이드 및 벤조푸라잔 옥사이드로서 기술되었다. 후자의 용어가 현대적이고 바람직한 명명법인 것으로 생각되며, 그것이 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용될 것이다.Benzofurazine oxides and their homologues and isomers are known compounds, many of which have been described and their manufacturing processes are known. Kaufman et al., "Chemical Reviews", Vol. 59, page 429 and following (1959) and Mallory et al., Organic Synthesis collective Vol. IV, pp. 74 and 75, John Wiley and Sons, Now York (1963). In addition, processes for preparing various types of furazane oxides are described in the following US patents: US Pat. No. 4,185,018 (Fah); US Pat. No. 3,528,098 to Shaw; And US Pat. No. 2,424,199 to Ter Horst. In the foregoing description of furazane oxides and related compounds, it should be noted that the nomenclature used for these compounds is inconsistent, in part due to the uncertainty of their structure and major isomeric forms. For example, they have been described as furazane oxides, as orthodinitroso benzene or di (nitrile oxide), isobenzofuroxane, benzofuroxane, benzofurazane-N-oxide and benzofurazane oxide. The latter terminology is believed to be a modern and preferred nomenclature, which will be used in this specification and the appended claims.
고무에 있어서 푸라잔 옥사이드 및 관련 화합물의 연구가 보고되어 왔다. 예를들면, 문허[참조: Rehner and Flory, Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 38, page 500 et sec]에는 오르토 디니트로소벤젠이 부틸고무중에서 가황제로서 작용하지 못하는 것으로 기술되어 있다. 대조적으로, 파라 이성체는 매우 활성인 것으로 언급되어 있다.The study of furazane oxide and related compounds in rubber has been reported. See, for example, Rehner and Flory, Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 38, page 500 et sec, describes that ortho dinitrosobenzene does not act as a vulcanizing agent in butyl rubber. In contrast, para isomers are said to be very active.
미합중국 특허 제 3,931,121호(Davis 등)에는 폴리(클로로니트로소)화합물을 이용한 탄성 중합체의 경화가 기술되어 있다. 미합중국 특허 제 3,93l,106호 (Crosby 등.)에는 고무 가교-결합에 있어서의 디니트릴산화물(동일 반응계내에서 푸라잔으로부터 생성된)의 사용이 기술되어 있다. 영국 특허 제 1,586,861호에는 탄소-탄소 불포화를 함유하는 중합체성 물질을 개질시키기 위한 6-원 방향족 환상의 인접한 니트로소 그룹의 공급원인 유기 화합물의 사용이 기술되어 있다. 이러한 중합체성 물질의 예로는 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 공중합체, 부틸고무, 천연 고무 및 EPDM 고무가 있다. 중합체성 물질은 카본블랙 및 발연실리카와 같은 충진제를 함유할 수 있다. 벤조프라잔 옥사이드는 인접한 니트로소 그룹에 대한 공급원의 예이다.U.S. Patent No. 3,931,121 (Davis et al.) Describes the curing of elastomers using poly (chloronitroso) compounds. U.S. Patent No. 3,93l, 106 (Crosby et al.) Describes the use of dinitrile oxides (generated from furazane in the same reaction system) in rubber cross-linking. British Patent 1,586,861 describes the use of organic compounds that are sources of six-membered aromatic cyclic adjacent nitroso groups for modifying polymeric materials containing carbon-carbon unsaturations. Examples of such polymeric materials are polybutadiene, styrene-butadiene copolymers, butyl rubber, natural rubber and EPDM rubber. The polymeric material may contain fillers such as carbon black and fumed silica. Benzoprazan oxide is an example of a source for adjacent nitroso groups.
미합중국 특허 제 2,974,120호(Miller)에는 고무중의 산화방지제 및 분해방지제로서 비방향족 푸록산의 사용이 기술되어 있다. 미합중국 특허 제 2,905,582호(Coleman등)에는 고무체(rubber bodies)에 폴리우레탄 수지를 결합시키는 방법에 있어서, 니트로소 그룹이 비인접 탄소상에 있는 디니트로소 화합물을 포함하는 니트로소 화합물의 사용이 기술되어 있다. 모리타(Morita)는 IIR, NR 및 SBR의 카본블랙 강화를 위한 활성 화학적 촉진제로서 N,4-디니트로소-N-메틸아닐린의 사용을 제안하였다[참조: Rubber Chemistry and Technology, Vol. 49, page 1019 and Following (1976)]. 다니까(Tanaka)등은 쇄분열이 관찰되는 고무중의 니트로소 벤젠의 연구를 문헌[참조:Kogyo Kagaku Zasshi 74(8), page 1701-6(1971)]에 기술하였다.US Patent No. 2,974,120 (Miller) describes the use of non-aromatic furoxanes as antioxidants and antidegradants in rubber. US Patent No. 2,905,582 (Coleman et al.) Discloses the use of a nitroso compound comprising a dinitroso compound in which the nitroso group is on non-adjacent carbon in a method of bonding a polyurethane resin to rubber bodies. Described. Morita proposed the use of N, 4-dinitroso-N-methylaniline as an active chemical promoter for carbon black fortification of IIR, NR and SBR [Rubber Chemistry and Technology, Vol. 49, page 1019 and Following (1976). Tanaka et al. Described the study of nitroso benzene in rubber in which chain breaks are observed (Kogyo Kagaku Zasshi 74 (8), page 1701-6 (1971)).
카본블랙과, 카본블랙의 중량을 기준하여 약 10중량% 이하의 하기 부분 구조식(I)의 방향족 푸라잔 옥사이드 하나 이상으로 이루어진 카본블랙 생성물을 예비성형시킴으로써 개선된 방법에 있어서 카본블랙 및 방향족 푸라잔 옥사이드를 천연 및 합성 고무조성물에 혼입시킬 수 있는 것으로 밝혀졌다.Carbon black and aromatic furazane in an improved process by preforming carbon black and a carbon black product consisting of at least about 10% by weight, based on the weight of carbon black, of at least one aromatic furazane oxide of substructure (I) It has been found that oxides can be incorporated into natural and synthetic rubber compositions.
(상기식에서, 탄수원자는 단일 융합된 방향족 환의 일부분이다).(Wherein carboatoms are part of a single fused aromatic ring).
상술한 카본블랙 생성물은 불포화 탄소쇄를 가진 하나 이상의 고무로 이루어진 미경화 고무조성물에 카본블랙 및 푸라잔 옥사이드를 혼입시키는데 특히 유용하다. 본 발명의 카본블랙 생성물이 혼합된 미경화 고무조성물은, 일반적으로 바람직하게 감소된 점도, 및 개선된 가공성 및 경화시 강화된 강도와 같은 기타 유익한 특성을 나타낸다. 또한, 본 발명의 카본블랙 생성물은 이들 물질의 취급 및 저장을 용이하게 하는 푸라잔 옥사이드의 독특한 강한 냄새를 갖지 않는다.The carbon black products described above are particularly useful for incorporating carbon black and furazane oxide in uncured rubber compositions of one or more rubbers with unsaturated carbon chains. Uncured rubber compositions incorporating the carbon black product of the present invention generally exhibit other beneficial properties such as reduced viscosity and improved processability and enhanced strength upon curing. In addition, the carbon black products of the present invention do not have the unique strong odor of furazane oxide, which facilitates the handling and storage of these materials.
본 발명의 카본블랙 생성물은 약 20m2/g 이상의 표면적(EMSA)을 갖는 카본블랙을 바람직한 양의 방향족 푸라잔 옥사이드와 혼합함으로써 제조할 수 있으며, 경우에 따라, 혼합물을 펠릿(pellet)형태로 전환시킬 수 있다.The carbon black product of the present invention can be prepared by mixing carbon black having a surface area (EMSA) of about 20 m 2 / g or more with a preferred amount of aromatic furazane oxide, and optionally converting the mixture into pellet form. You can.
본 발명의 또다른 관점으로써, 불포화 탄소쇄를 갖는 하나 이상의 고무; 및 20m2/g이상의 표면적을 갖는 카본블랙과, 카본블랙의 중량을 기준하여 약 10중량% 이하의 하기 부분 구조식(Ⅰ)의 방향족 푸라잔 옥사이드 하나이상으로 이루어진, 경화특성을 개선시키는데 유용한 소량의 카본블랙 생성물로 이루어진 조성물을 가황시켜 만든 충진된 가황고무는 카본블랙 상호작용, 히스테리시스, 모듈러스, 압축세트(compression set) 및 탄성(resiliency)이 개선된다.As another aspect of the invention, at least one rubber having an unsaturated carbon chain; And a small amount of carbon black having a surface area of at least 20 m 2 / g and at least one aromatic furazane oxide of the following partial structural formula (I) of about 10% by weight or less based on the weight of the carbon black. Filled vulcanized rubbers made by vulcanizing a composition of carbon black products improve carbon black interaction, hysteresis, modulus, compression set and resiliency.
[상기식에서, 탄소원자는 단일 융합된 방향족환의 일부분이다.]Wherein the carbon atom is part of a single fused aromatic ring.
타이머, 호스 벨트, 트레드(tread), 측벽 등과 같은 가황고무로부터 제조된 고무제품 및 이의 부품은 예를들면 이러한 타이어의 구름 저항 및 주행 온도를 감소시키는 방법과 마찬가지로 본 발명 범위에 속한다.Rubber products made from vulcanized rubber such as timers, hose belts, treads, sidewalls and the like and parts thereof are within the scope of the present invention as well as methods for reducing rolling resistance and running temperature of such tires, for example.
본 발명의 카본블랙 생성물은 통상적으로 구입가능한, 20m2/g이상, 바람직하게는 35m2/g 내지 200m2/g 또는 그 이상의 표면적(EMSA)을 갖는 시판용 카본블랙을 함유한다. 본 발명에 사용된 표면적 수치는 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB)방법을 사용하여 ASTM 시험 D-1765에 따라 측정된 수치이다. 열카본블랙과 같은 표면적이 보다 적은 카본블랙으로는 바람직한 결과를 얻지 못한다. 유용한 카본블랙중에는 퍼네이스 블랙, 채널 블랙 및 램프(lamp)블랙이 있다. 좀더 상세하게는, 카본블랙의 예로는 초 마모 퍼네이스(super abrasion furnace, SAF)블랙, 고마모 퍼네이스(high abrasion furnace, HAF) 블랙, 신속 압출 퍼네이스(fast extrusion furnace, FEF) 블랙, 미세 퍼네이스(fine furnace, FF)블랙, 중간초 마모 퍼네이스(intermediate super abrasion furnace, ISAF)블랙, 반-보강 퍼네이스(Semi-reinforcing furnace, SRF)블랙, 중간 가공(medium procesing)채널 블랙, 심한 가공(hard processing)채널 블랙 및 전도 채널 블랙이 있다.The carbon black products of the present invention contain commercially available carbon blacks having a surface area (EMSA) of 20 m 2 / g or more, preferably 35 m 2 / g to 200 m 2 / g or more, which is commercially available. Surface area values used in the present invention are those measured according to ASTM test D-1765 using the cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) method. Carbon black with less surface area, such as thermal carbon black, does not yield desirable results. Among the useful carbon blacks are furnace black, channel black and lamp black. More specifically, examples of carbon black include super abrasion furnace (SAF) black, high abrasion furnace (HAF) black, fast extrusion furnace (FEF) black, fine Fine furnace (FF) black, intermediate super abrasion furnace (ISAF) black, semi-reinforcing furnace (SRF) black, medium procesing channel black, severe There are hard processing channel blacks and conducting channel blacks.
사용할 수 있는 기타 카본블랙으로는 아세틸렌 블랙이 있다. 상기 블랙 둘 이상의 혼합물을 본 발명의 카본 블랙 생성물을 제조하는데 사용할 수 있다. 유용한 카본블랙의 표면적에 대한 대표적인 수치가 하기 표 1에 나타나 있다.Other carbon blacks that may be used include acetylene black. Mixtures of two or more of these blacks may be used to prepare the carbon black product of the present invention. Representative values for the surface area of useful carbon blacks are shown in Table 1 below.
[표 1]TABLE 1
본 발명의 카본블랙 생성물의 제조에 사용된 카본블랙은 펠릿화된 형태 또는 펠릿화되지 않은 응집덩어리일 수 있다. 바람직하게는, 좀더 균일한 혼합을 위해, 펠릿화되지 않은 카본블랙이 본 발명의 카본블랙 생성물 제조용으로 바람직하다.The carbon blacks used in the preparation of the carbon black products of the present invention may be in pelletized form or non-pelletized agglomerates. Preferably, for more uniform mixing, unpelleted carbon black is preferred for producing the carbon black product of the present invention.
본 발명의 카본블랙 생성물의 카본블랙을 바람직한 양의 푸라잔 옥사이드 하나 이상과 혼합함으로써 제조한다. 본 발명에 사용된 푸라잔 옥사이드는 융합된 방향족이다. 즉, 이들은 N-산화된 헤테로사이클릭 푸라잔 환에 융합된 방향족 환을 갖고 있다. 이들은 하기 부분 구조식(Ⅰ)을 갖는다.Prepared by mixing the carbon black of the carbon black product of the present invention with one or more preferred amounts of furazane oxide. Furazane oxide used in the present invention is a fused aromatic. That is, they have an aromatic ring fused to an N-oxidized heterocyclic furazane ring. They have the following partial structural formula (I).
[상기식에서, 탄소원자는 융합된 단일 방향족 환의 일부분이다]Wherein the carbon atom is part of a fused single aromatic ring
상기 방향족 환은 벤젠환과 같은 카보사이클릭 일수 있으며, 또는 피리딘 환과 같은 헤테로사이클릭 일수 있다. 이것은 푸라잔 화합물중의 유일한 부가환일 수 있으며, 또는 결합되거나 융합된 환계의 일부분일수 있다. 부분 구조식(Ⅰ)의 탄소원자는 둘다 동일한 방향족 환의 일부분이어야 한다.The aromatic ring may be carbocyclic, such as a benzene ring, or may be heterocyclic, such as a pyridine ring. This may be the only addition ring in the furazane compound or may be part of a bound or fused ring system. Both carbon atoms of partial structure (I) must be part of the same aromatic ring.
본 발명의 카본블랙 생성물을 제조하는데 유용한 구조식(Ⅰ)의 범위에 포함되는 푸라진 옥사이드의 바람직한 예로는 일반식(Ⅱ) 내로 (Ⅴ)로 표현될 수 있는 화합물 들이 있다.Preferred examples of furazine oxides falling within the range of structural formula (I) useful for preparing the carbon black product of the present invention include compounds that can be represented by (V) in general formula (II).
상기식에서, 환상의 위치들 중 어느하나도 치환되지 않거나 또는 환상의 위치들중 하나 또는 둘이 저급 하이드로카빌, 할로겐, 하이드록실, 저급 하이드로카빌옥시, 저급 하이드로카빌티오, 저급 하이드로카빌 카보닐, 카보닐 저급 하이드로카빌옥시, 니트로, 아미노 또는 아민 그룹으로 치환될 수 있으며, Y는 결합원자 또는 결합 그룹이다. 여기서, 저급 하이드로카빌은 메틸, 에틸, 부틸, 펜틸, 헵틸, 옥틸(모든 이성체)과 같은 8이하의 탄소원자를 갖는, 탄소 및 산소를 함유하는 그룹을 말한다. 결합원자 또는 결합 그룹 Y로는 에테르, 티오에테르, 설폭사이드, 설폰, 아민 메틸렌 등(비페닐에서 발겨되는 것과 같은 단일 공유결합을 포함)이 있으며 기타 결합 그룹은 미합중국 특허 제 3,528,098호(본 명세서에서 참고문헌으로 인용된다)에 기술되어 있다. 하이드로카빌옥사, 하이드로카빌티아 및 혼합된 하이드로카빌옥시티아 치환체도 가능하며 여기서 하이드로카빌 그룹은 통상적으로 저급 알킬렌 잔기이다. 이러한 것은 때때로 글리콜, 디티올, 에폭사이드 및 에피-설파이드로부터 만들어진다. 때때로, 푸라잔 옥사이드는 구조식(Ⅱ)의 벤조푸라잔 옥사이드이다.Wherein none of the cyclic positions are substituted or one or both of the cyclic positions are lower hydrocarbyl, halogen, hydroxyl, lower hydrocarbyloxy, lower hydrocarbylthio, lower hydrocarbyl carbonyl, carbonyl lower And may be substituted with hydrocarbyloxy, nitro, amino or amine groups, Y being a bonding atom or a bonding group. Lower hydrocarbyl herein refers to a group containing carbon and oxygen having up to 8 carbon atoms such as methyl, ethyl, butyl, pentyl, heptyl, octyl (all isomers). Binding atoms or bonding groups Y include ethers, thioethers, sulfoxides, sulfones, amine methylenes and the like (including single covalent bonds such as those derived from biphenyls) and other binding groups are described in US Pat. Cited in the literature). Hydrocarbyloxa, hydrocarbylthia and mixed hydrocarbyloxythia substituents are also possible, where the hydrocarbyl group is typically a lower alkylene moiety. These are sometimes made from glycols, dithiols, epoxides and epi-sulfides. Sometimes, furazane oxide is benzofurazane oxide of formula (II).
상기식에서, 환 상의 위치들중 어느 하나도 치환되지 않거나 환 상의 위치들중 하나 또는 둘이 저급 하이드로카빌, 할로겐, 저급 하이드로카빌옥시, 저급 하이드로카빌티오, 저급 하이드로카빌 카보닐, 카보닐 저급 하이드로카빌옥시, 니트로, 아민 또는 아미노 그룹으로 치환될 수 있다. 통상적으로, 푸라잔 옥사이드는 벤조푸라잔 옥사이드 또는 이의 메틸 또는 메톡시 동족체이다.Wherein none of the positions on the ring are substituted or one or two of the positions on the ring are lower hydrocarbyl, halogen, lower hydrocarbyloxy, lower hydrocarbylthio, lower hydrocarbyl carbonyl, carbonyl lower hydrocarbyloxy, It may be substituted with nitro, amine or amino group. Typically, the furazane oxide is benzofurazane oxide or its methyl or methoxy homologue.
이들 화합물의 제조, 정제 및 취급 방법은 상기에서 인용된 참고문헌에서 기술된 바와같이 본 분야에 공지되어 있다. 할로겐화된 벤조푸라잔 옥사이드 및 기타 치환된 유도체의 제조는 문헌[참조: Boulton et al, J. Chem. Soc.(1965) 5958]에 기술되어 있다. 벤조트리(푸라잔 옥사이드)는 문헌[참조: Banley and Case, Tetrohedron, 3(1958) 113]에 기술된 방법에 따라 제조할 수 있다. 이들 푸라잔 옥사이드중 몇몇, 특히 벤조트리(푸라잔 옥사이드) 및 4,6-디(니트로)벤조푸라잔 옥사이드와 같은 비교적 많은 양의 질소 및 산소를 함유하는 것들은 폭발점까지 신속하게 분해되기 쉬우며; 모든 다양한 정도까지 생리학적으로 활성일 수 있음을 알아야 할 것이다. 그러므로, 이들의 취급 및 사용에 있어서 주의를 기울여야 할 것이다.Methods for the preparation, purification and handling of these compounds are known in the art as described in the references cited above. The preparation of halogenated benzofurazane oxides and other substituted derivatives is described by Boulton et al, J. Chem. Soc. (1965) 5958. Benzotri (furazane oxide) can be prepared according to the methods described in Banley and Case, Tetrohedron, 3 (1958) 113. Some of these furazane oxides, especially those containing relatively large amounts of nitrogen and oxygen, such as benzotri (furazane oxide) and 4,6-di (nitro) benzofurazane oxide, are susceptible to rapid decomposition to the point of explosion. ; It will be appreciated that it can be physiologically active to all varying degrees. Therefore, care must be taken in their handling and use.
카본블랙 및 푸라잔 옥사이드는 적당한 방법으로 혼합한다. 예를들어, 카본블랙이 펠릿화안된 응집덩어리인 경우, 카본블랙과 푸라잔 옥사이드를 용기에 투입하여, 푸라잔 옥사이드의 융점 이상의 온도로 가열한 다음, 카본 블랙과 푸라잔 옥사이드가 온전히 혼합될 때까지 회전시킬 수 있다. 혼합공정이 완료된 경우, 생성된 혼합물을 오븐중에서 가열하여 카본블랙과 푸라잔 옥사이드와의 균일한 혼합물을 수득한다. 카본블랙과 푸라잔 옥사이드 사이의 결합의 특성은 확실하게 공지되어 있지 않으며, 그 결합은 물리적 또는 화학적 결합이거나 물리적 결합과 화합적 결합의 혼합일 수 있다.Carbon black and furazane oxide are mixed in a suitable manner. For example, in the case where the carbon black is a non-pelletized agglomerate, the carbon black and furazane oxide are added to a container, heated to a temperature above the melting point of the furazane oxide, and then the carbon black and furazane oxide are mixed thoroughly. Can be rotated to When the mixing process is complete, the resulting mixture is heated in an oven to obtain a homogeneous mixture of carbon black and furazane oxide. The nature of the bond between carbon black and furazane oxide is not known for certain, and the bond can be a physical or chemical bond or a mixture of physical and chemical bonds.
본 발명의 카본블랙 생성물이 펠릿화된 형태를 갖도록 목적하는 경우, 카본블랙과 푸라잔 옥사이드를 (임의로, 폘릿화 조작시 보통 사용되는 액체 물질과 함께) 혼합한 후, 펠릿화 조건하에서 목적하는 크기의 펠릿으로 형성시키고 이어서 가열한다. 통상적으로 사용되는 당밀등과 같은 펠릿화 조제도 본 발명의 카본블랙 생성물의 제조에 사용할 수 있다.If the carbon black product of the present invention is desired to have a pelletized form, the carbon black and furazane oxide (optionally, together with the liquid substance normally used in the pelletization operation) are mixed and then the desired size under pelletizing conditions. Formed into pellets and then heated. Pelletization aids such as molasses and the like commonly used can also be used in the preparation of the carbon black products of the invention.
언급된 바와같이, 본 발명의 카본블랙 생성물이 응집형태로 제조되는지 펠릿화된 형태로 제조되는지 간에, 카본블랙과 푸라잔 옥사이드를 혼합함으로써 형성된 생성물은 적당한 장치중에서 특정 푸라잔 옥사이드의 분해온도 이하의 상승된 온도로 가열한다. 일반적으로, 약 100 내지 150℃의 온도가 적당하며, 가열시간은 선택된 특정온도에 따라 약 1시간 이상일 수 있다.As mentioned, whether the carbon black product of the present invention is produced in agglomerated or pelletized form, the product formed by mixing carbon black and furazane oxide is less than or equal to the decomposition temperature of a particular furazane oxide in a suitable apparatus. Heat to elevated temperature. In general, a temperature of about 100 to 150 ° C. is suitable, and the heating time may be about 1 hour or more depending on the particular temperature selected.
본 발명의 카본블랙 생성물을 형성하기 위해 카본블랙과 배합된 푸라잔 옥사이드의 양은 광범위하게 변할수 있다. 일반적으로, 푸라잔 옥사이드의 양은, 카본블랙의 중량을 기준하여 약 10중량% 이하가, 바람직한 특성을 갖는 가황된 고무의 제조에 사용되는 바람직한 특성을 갖는 카본블랙 생성물을 제공하기에 충분한 것으로 밝혀졌다.The amount of furazane oxide combined with the carbon black to form the carbon black product of the present invention can vary widely. In general, the amount of furazane oxide has been found to be about 10% by weight or less, based on the weight of the carbon black, to be sufficient to provide a carbon black product having the desired properties used in the preparation of vulcanized rubber having the desired properties. .
본 발명의 카본블랙 생성물은 상술한 바와같이, 고무 조성물의 특성을 개선시키는데 유용하다. 그러므로, 본 발명의 카본블랙 생성물은 미경화, 미가황-고무 조성물에 첨가 및 혼입된다. 몇가지 경우에 있어서, 고무조성물은 경화제(시스템)를 함유하므로 경화되거나 가황될 수 있다. 다른 경우에 있어서, 고무 조성물은 경화시스템이 첨가될 중간 조성물이거나 또는 고주조성물은 밀봉재, 코크재(caulks), 접착제등과 같은 용도로 경화제의 첨가없이 사용되기 때문에, 본 발명의 카본블랙 생성물이 혼입되는 고무 조성물은 경화제를 함유하지 않는다. 여하튼, 본 발명은 고무조성물이 추가로, 경화제를 함유하든지 안하든지간에, 그리고 고무 조성물이 경화제가 첨가될 중간체이든지 아니든지간에, 본 발명의 카본블랙 생성물을 함유하는 미경화-고무 조성물을 포함한다.The carbon black products of the present invention are useful for improving the properties of rubber compositions, as described above. Therefore, the carbon black product of the present invention is added and incorporated into the uncured, unvulcanized-rubber composition. In some cases, the rubber composition contains a curing agent (system) and can therefore be cured or vulcanized. In other cases, the carbon black product of the present invention is incorporated because the rubber composition is an intermediate composition to which the curing system is to be added or the high casting is used without the addition of a curing agent for applications such as sealants, caulks, adhesives, and the like. The resulting rubber composition does not contain a curing agent. In any case, the present invention encompasses the uncured-rubber composition containing the carbon black product of the present invention, whether the rubber composition further contains a curing agent, and whether the rubber composition is an intermediate to which the curing agent is to be added. .
경화제를 사용하는 경우, 경화제는 황- 또는 과산화물계 경화시스템과 같은 통상적인 형태이다. 경화제는 통상적인 양으로 사용하며 공지된 방법 및 공정으로 본 발명의 미경화 조성물에 혼입한다. 충진제(카본블랙 이외의 안료)를 사용할 수 있으며, 종종 본 분야에 숙련된 자들에게 공지된 바와 같이 사용한다. 대표적인 충진제로는 유리, 실리카, 탈크 및 유사한 미분된 광물질이 있다.When a curing agent is used, the curing agent is a conventional form such as a sulfur- or peroxide-based curing system. Curing agents are used in conventional amounts and incorporated into the uncured compositions of the present invention by known methods and processes. Fillers (pigments other than carbon black) can be used and are often used as known to those skilled in the art. Representative fillers include glass, silica, talc and similar finely divided minerals.
본 명세서에서 사용된 용어 "고무"는 천연 고무 뿐만아니라 합성고무를 포함하며, 본 발명의 고무 조성물은 천연고무; 및 지방족 공액 디올레핀, 특히 부타디엔, 이소프렌, 펜타디엔 등 또는 이러한 디엔의 공중합체와 같은 분자당 4 내지 8개의 탄소원자를 함유하는 디올레핀들을 중합함으로써 제조된 고무상 중합체를 포함한다. 본 발명의 미경화 조성물에 사용된 고무는 바람직하게는 불포화 탄소쇄를 갖는다. 즉, 이들의 중합체 골격은, 몇몇 다른 형태의 고무에서 발견된 펜단트(pendant) 또는 비닐 포화에 비해서, 상당한 양의 불포화를 포함한다. 통상적으로, 이러한 불포화 고무의 쇄는 불포화 결합으로서 약 20% 이상의 탄소-대-탄소 결합을 갖는다. 불포화 탄소쇄를 갖는 것으로서의 고무의 특성은 불포화 쇄 고무를 R 고무로 칭하고 있는 ANSI/ASTM Standard D 1418-79A에 기술된 바와 같이 본 분야에 익히 공지되어 있다. R 고무부류는 천연고무 및 디올레핀으로부터 적어도 부분적으로 유도된 여러합성고무를 포함한다. 본 발명의 조성물에 사용될 수 있는 R 부류의 고무는 하기와 같다:As used herein, the term "rubber" includes not only natural rubber but also synthetic rubber, and the rubber composition of the present invention includes natural rubber; And rubbery polymers prepared by polymerizing aliphatic conjugated diolefins, in particular diolefins containing 4 to 8 carbon atoms per molecule, such as butadiene, isoprene, pentadiene and the like or copolymers of such dienes. The rubber used in the uncured composition of the present invention preferably has an unsaturated carbon chain. That is, their polymeric backbones contain significant amounts of unsaturation compared to pendant or vinyl saturations found in some other types of rubber. Typically, the chains of such unsaturated rubbers have at least about 20% carbon-to-carbon bonds as unsaturated bonds. The properties of rubber as having an unsaturated carbon chain are well known in the art as described in ANSI / ASTM Standard D 1418-79A, which refers to unsaturated chain rubber as R rubber. The R rubber class includes several synthetic rubbers at least partially derived from natural rubbers and diolefins. Class R rubbers that may be used in the compositions of the present invention are as follows:
ABR-아크릴레이트-부타디엔ABR-acrylate-butadiene
BIIR-브로모-이소부텐 -이소프렌BIIR-Bromo-Isobutene-Isoprene
BR-부타디엔BR-Butadiene
CIIR-클로로-이소부텐-이소프렌CIIR-Chloro-isobutene-isoprene
CR-클로로프렌CR-chloroprene
IIR-이소부텐-이소프렌IIR-isobutene-isoprene
IR-이소프렌, 합성IR-isoprene, synthetic
NBR-니트릴-부타디엔NBR-nitrile-butadiene
NCR-니트릴-클로로프렌NCR-nitrile-chloroprene
NIR-니트릴-이소프렌NIR-nitrile-isoprene
NR-천연고무NR-natural rubber
PBR-피리딘-부타디엔PBR-pyridine-butadiene
PSBR-피리딘-스티렌-부타디엔PSBR-pyridine-styrene-butadiene
SBR-스티렌-부타디엔SBR-Styrene-Butadiene
SCR-스티렌-클로로프렌SCR-styrene-chloroprene
SIR-스티렌-이소프렌 고무SIR-styrene-isoprene rubber
이들중에서, NR, IR, BR, SBR, CR, CIIR, NIR 또는 이들중 둘 이상의 혼합물이 통상적으로 사용된다. 고무가 NR, SBR 또는 이들중 하나를 약 50% 이상 함유하는 혼합물인 다수의 조성물이 만들어진다. 고무부분으로서 단지 NR만을 함유하는 조성물이 종종 사용된다. 본 발명에 있어서, NR은 헤비아(hevea) 및 구아율(guayule) 고무 뿐만아니라 이들의 혼합물을 포함한다.Among them, NR, IR, BR, SBR, CR, CIIR, NIR or a mixture of two or more thereof are commonly used. Many compositions are made wherein the rubber is at least about 50% NR, SBR or a mixture thereof. Compositions containing only NR as the rubber part are often used. In the present invention, NR includes hevea and guayule rubbers as well as mixtures thereof.
또한, 본 발명의 고무 조성물은 상술한 경화 시스템 및 충진제 이외에 산화방지제, 가속화제(accelerator), 지연제, 촉진제(promoter)등과 같은 통상적인 고무 제형에 사용되는 물질을 함유할 수 있다. 그러나, 이러한 물질들은 필수의 푸라잔 옥사이드와 상호 작용할 수 있기 때문에 때때로 신중하게 선택하는 것이 바람직함을 알아야 할 것이다.In addition, the rubber compositions of the present invention may contain materials used in conventional rubber formulations such as antioxidants, accelerators, retarders, promoters, etc., in addition to the curing systems and fillers described above. However, it will be appreciated that these materials can sometimes be selected carefully because they can interact with the necessary furazane oxide.
가황고무(즉, 경화된 소재)에 관한, 본 발명의 또다른 태양의 고무는 상술한 것들과 거의 같다.The rubber of another aspect of the present invention with respect to vulcanized rubber (ie cured material) is about the same as that described above.
본 발명의 가황고무도 점토, 탈크, 피로필라이트, 실리카 및 기타 무기성의 미분된 물질과 같은 통상적인 형태의 충진제를 함유할 수 있다. 그외에, 본 발명의 가황고무는 황, 산화방지제, 가속화제, 지연제, 커플링제, 촉진제 등과 같은 통상적인 경화시스템 및 경화제를 함유한다.The vulcanized rubbers of the present invention may also contain fillers in conventional forms such as clay, talc, pyrophyllite, silica and other inorganic finely divided materials. In addition, the vulcanized rubber of the present invention contains conventional curing systems and curing agents such as sulfur, antioxidants, accelerators, retarders, coupling agents, accelerators and the like.
본 발명의 카본블랙 생성물을 함유하는 가황가능한 조성물은 여러가지 형태의 밀(mill), 블랜디 및 본 분야에 공지된 혼합기를 사용하여 통상적인 방법으로 제조할 수 있다. 경화 조성물은 동일한 방법으로 제조하여 경화시킬 수 있다. 보통, 카본블랙 생성물의 부분으로서 가황가능한 조성물에 혼입된 푸라잔 옥사이드의 양은, 조성물의 가공성을 개선시키는 양과 같은, 특성을 개선시키는 양이다. 가공성은 고무조성물이 미가황된 상태, 즉, 미경화된 상태에서 고무조성물을 혼합, 분쇄 및 취급함에 있어서의 용이성 및 효율에 관한 것이다. 가공성은 점도를 포함하며, 종종 여러 기타성분이 고무중에 분산되는 속도 및 효율을 포함한다. 유사량이 경화 조성물에 사용되어 충진제 상호작용, 모듈러스, 탄성, 히스테리시스, 구름 저항, 주행온도 등과 같은 가황고무 특성을 개선시킨다. 전형적으로, 푸라잔 옥사이드의 이러한 특성을 개선시키는 양은 고무 100중량부당(phr) 약 0.1 내지 10중량부이다. 종종, 푸라잔 옥사이드는 0.5 내지 5phr의 양으로 혼입된다.Vulcanizable compositions containing the carbon black products of the present invention can be prepared by conventional methods using various types of mills, blendies and mixers known in the art. The curing composition can be prepared and cured in the same manner. Usually, the amount of furazane oxide incorporated into the vulcanizable composition as part of the carbon black product is an amount that improves properties, such as an amount that improves the processability of the composition. Processability relates to the ease and efficiency in mixing, grinding and handling the rubber composition in the unvulcanized state, that is, in the uncured state. Processability includes viscosity and often includes the rate and efficiency at which various other components are dispersed in the rubber. A similar amount is used in the curing composition to improve vulcanizing rubber properties such as filler interaction, modulus, elasticity, hysteresis, rolling resistance, running temperature and the like. Typically, the amount that improves this property of furazan oxide is about 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of rubber (phr). Often, furazane oxide is incorporated in amounts of 0.5 to 5 phr.
본 발명의 고무 조성물을 제형화하는데 사용된 온도는 본 분야에 보통 사용되는 온도이며, 일반적으로 가공되는 특정 탄성체에 따라 약 140℃ 이상의 온도이다. 더 광범위하게는, 제형화는 약 140o내지 220℃에서 이루어질 수 있다. 고무 조성물의 제형화에 관련된 전단응력으로 인해, 제형화공정은 발열성이며 고온이 통상적이다. 상술한 바와 같이, 충진제, 촉진제, 경화제 및 기타 통상적인 고무 첨가제도 가끔 통상적인 양으로 이들 미경화된 혼합물에 함유된다.The temperature used to formulate the rubber composition of the present invention is the temperature normally used in the art and is generally at least about 140 ° C. depending on the particular elastomer processed. More broadly, the formulation may be at about 140 ° to 220 ° C. Due to the shear stress associated with the formulation of the rubber composition, the formulation process is exothermic and high temperatures are common. As mentioned above, fillers, accelerators, curing agents and other conventional rubber additives are also sometimes contained in these uncured mixtures in conventional amounts.
본 발명의 가황고무는 본 분야에 통상적으로 사용되는 온도 및 시간의 조건하에서 카본블랙 생성물을 함유하는 조성물을 경화시킴으로써 제조하며, 본 발명은 이러한 경화 변수에 따라 크게 달라지지 않는다. 통상적으로 고무 카본블랙 생성물 및 기타 충진제(또는 안료)를 혼합한 다음 혼합물을 경화시킨다. 다른 혼합순서도 사용할 수 있지만, 고무와 카본블랙 생성물은 가황하기 이전에 균질 배합해야 한다.The vulcanized rubber of the present invention is prepared by curing a composition containing a carbon black product under the conditions of temperature and time commonly used in the art, and the present invention does not vary significantly with these curing parameters. Typically, the rubber carbon black product and other fillers (or pigments) are mixed and then the mixture is cured. Other mixing sequences may be used, but the rubber and carbon black products must be homogenized prior to vulcanization.
본 발명의 카본블랙 생성물로 제조된 본 발명의 고무 조성물에 의해 나타난 바람직하고 유익한 특성중에는 개선된 가공성, 증가된 미가공 강도 및 일반적으로, 감소된 점도가 있다. 상당한 양(50%이상)의 NR, IR 또는 CR을 함유하는 조성물은 개선된 가공성을 나타낸다. 미경화된 고무 제형의 개선된 가공성은 캘린더링(calendering), 밀링(milling), 리밀링(remilling), 추출 등과 같은 방법에 의한 고무의 배합 및 후속가공 동안 에너지 및 시간을 절약하도록 하기 때문에 바람직하다. 이러한 절약은 현행의 단축된 시간과 가격상승에 있어서 중요한 것이다. 일반적으로, 가공성은 본 발명의 조성물에서 발전된 것과 같은 감소된 점도 및/또는 고도의 미가공강도를 묘사하는데 사용되는 총괄적인 용어이다. 지금까지, 미경화 조성물의 점도를 감소시키는 것은 감소된 미가공 강도를 초래하는 것으로 종종 알려져 왔다. 마찬가지로, 미가공 강도를 증가시키는 것이 점도를 증가시키는 것으로 알려져 왔다. 점도감소를 미가공 강도의 증가와 함께 얻는다는 것은 본 발명의 조성물의 특히 바람직한 특징이다.Among the desirable and beneficial properties exhibited by the inventive rubber compositions made from the carbon black products of the invention are improved processability, increased raw strength and generally reduced viscosity. Compositions containing significant amounts (> 50%) of NR, IR or CR exhibit improved processability. Improved processability of uncured rubber formulations is desirable because it allows to save energy and time during compounding and subsequent processing of rubber by methods such as calendering, milling, remilling, extraction, and the like. . These savings are important for current short time and price increases. In general, processability is a generic term used to describe reduced viscosity and / or high raw strength as developed in the compositions of the present invention. To date, reducing the viscosity of an uncured composition has often been known to result in reduced raw strength. Likewise, increasing the raw strength has been known to increase the viscosity. Obtaining a decrease in viscosity with an increase in raw strength is a particularly preferred feature of the compositions of the present invention.
일반적으로, NR, IR 및 CR 함유 조성물은 약 0.5 내지 1.5phr의 푸라잔 옥사이드에 대해 약 20 내지 100psi의 미가공강도의 증가와 함께 약 20무니(Mooney) 단위의 점도 감소를 나타낸다. 예를들어, SBR과 같은 합성고무중의 푸라잔 옥사이드의 유사한 함량은 피크(peak) 미가공 강도를 약 5 내지 50psi 증가시키는 한편 약 10단위의 무니점도 증가를 나타낸다. 푸라잔 옥사이드의 고도의 함량(예를들면, 2 내지 5phr)으로, NR 및 IR의 액화와 함께 점도감소의 정점에 도달할 수 있다. 이러한 액체고무는 밀봉재에 유용하며 기타 형태의 고무와 배합되어 고무를 가소화시키는데 도움을 주는 가공보조물로서 유용하다. 또한 해중합된(depolymerized) 고무(DPR)로서 공지된 액체고무는 본 분야에 익히 공지되어 있으며 여기서 더 기술할 필요가 없다. 본 발명의 조성물에서 관찰된 점도 감소는, 중합체 유리 라디칼을 이들의 가교-결합이전에 상호작용 및 트랩(trap)시키는 것으로 믿어지는 카본블랙과 같은 물질 및 산화방지제의 함유에 의해 두드러지는 것으로 때때로 밝혀진다. 그러므로, 최대 점도감소는 보통 주어진 고무 조성물중의 푸라잔 옥사이드, 카본블랙, 및 산화방지제 또는 라디칼 트래핑(trapping)물질(충진제)의 농도를 조정함으로써 성취할 수 있다.In general, NR, IR and CR containing compositions exhibit a decrease in viscosity of about 20 Mooney units with an increase in raw strength of about 20 to 100 psi for about 0.5 to 1.5 phr of furazane oxide. For example, a similar content of furazane oxide in synthetic rubber such as SBR increases the peak raw strength by about 5 to 50 psi while increasing the Mooney viscosity by about 10 units. With a high content of furazane oxide (eg, 2 to 5 phr), the peak of viscosity reduction can be reached with the liquefaction of NR and IR. These liquid rubbers are useful in sealants and as processing aids that are blended with other forms of rubber to help plasticize the rubber. Liquid rubbers, also known as depolymerized rubbers (DPRs), are well known in the art and need not be described further herein. Viscosity decreases observed in the compositions of the present invention are sometimes found to be noticed by the inclusion of antioxidants and materials such as carbon black, which are believed to interact and trap the polymer free radicals prior to their cross-linking. . Therefore, maximum viscosity reduction can usually be achieved by adjusting the concentration of furazan oxide, carbon black, and antioxidant or radical trapping material (filler) in a given rubber composition.
[실시예]EXAMPLE
하기의 비제한적인 실시예는 본 발명의 실시를 예시하는 것이며 현재 공지된 최선의 방법을 포함한다. 명세서 및 특허청구의 범위에서와 마찬가지로 이들 실시예에서, 모든 부 및 퍼센트는 다른 설명이 없는 한, 중량부 및 중량%이며 온도는 ℃이다. 달리 언급하지 않는한, 통상적인 고무 배합 물질, 조건, 온도, 공정 및 평가방법을 사용한다. 실시예 1 내지 5는 본 발명의 카본블랙 생성물의 제조를 설명하며, 실시예 A 및 B는 본 발명의 카본블랙 생성물을 사용한 본 발명의 여러 고무조성물들중 몇가지를 설명한다.The following non-limiting examples illustrate the practice of the present invention and include the best methods currently known. As in the specification and claims, in these examples all parts and percentages are parts by weight and percentages unless otherwise indicated and the temperature is in degrees Celsius. Unless stated otherwise, conventional rubber compounding materials, conditions, temperatures, processes and evaluation methods are used. Examples 1-5 illustrate the preparation of the carbon black product of the present invention, and Examples A and B illustrate several of the various rubber compositions of the present invention using the carbon black product of the present invention.
[실시예 1]Example 1
HAF 펠릿화되지 않은 카본블랙(ASTM 1765 Designation N-339) 150부와 벤조푸라잔 옥사이드 6.2부(4중량%)의 혼합물을 28-온스 음료수병 중에서 제조하고 그 병을 80℃로 유지되는 수욕조중에서 약 16시간 동안 회전시킨다. 그다음, 병을 120℃로 유지되는 오븐중에서 4시간동안 더 보존한다. 생성된 블랜드는 독특한 푸라잔 옥사이드 냄새가 나지 않는 푸라잔 옥사이드와 카본블랙의 균질 혼합물이다.A mixture of 150 parts of HAF unpelleted carbon black (ASTM 1765 Designation N-339) and 6.2 parts (4% by weight) of benzofurazane oxide was prepared in a 28-oz beverage bottle and the bottle was kept at 80 ° C. Spin for about 16 hours. The bottle is then stored for another 4 hours in an oven maintained at 120 ° C. The resulting blend is a homogeneous mixture of furazane oxide and carbon black that does not smell of unique furazane oxide.
[실시예 2]Example 2
ISAF 카본블랙(N-220) 약 100부와 벤조푸라잔 옥사이드 5부의 혼합물을 28-온스 음료수병 중에서 제조한다. 그 병을 80℃로 유지되는 수욕조중에서 약 16시간 동안 회전시킨 후, 병을 125℃의 온도로 스태틱오븐(static oven)ㆍ중에서 약 4시간동안 보존한다. 목적하는 카본블랙 생성물이 수득된다.A mixture of about 100 parts of ISAF carbon black (N-220) and 5 parts of benzofurazane oxide is prepared in a 28-oz beverage bottle. After the bottle is rotated for about 16 hours in a water bath maintained at 80 ° C., the bottle is stored at a temperature of 125 ° C. for about 4 hours in a static oven. The desired carbon black product is obtained.
[실시예 3]Example 3
ISAF 카본블랙(N-220) 약 100부와 6-메틸벤조푸라잔 옥사이드(MBFO) 5부의 혼합물을 28-온스 음료수병 중에서 제조한다. 그 병을 80℃로 유지되는 수욕조중에서 약 16시간동안 회전시킨 후, 그 병을 125℃의 온도로 스태틱 오븐 중에서 약 4시간동안 보존한다. 목적하는 카본블랙 생성물이 수득된다.A mixture of about 100 parts of ISAF carbon black (N-220) and 5 parts of 6-methylbenzofurazane oxide (MBFO) is prepared in a 28-oz beverage bottle. After rotating the bottle for about 16 hours in a water bath maintained at 80 ° C., the bottle is stored at 125 ° C. for about 4 hours in a static oven. The desired carbon black product is obtained.
[실시예 4]Example 4
사용된 카본블랙이 SRF 블랙, N-660임을 제외하고는 실시예 1의 방법을 반복한다.The method of Example 1 is repeated except that the carbon black used is SRF black, N-660.
[실시예 5]Example 5
사용된 카본블랙이 SAF 블랙, N-110임을 제외하고는 실시예 2의 방법을 반복한다.The method of Example 2 is repeated except that the carbon black used is SAF black, N-110.
[매스터 배치(master batch) 제조][Master batch production]
하기 실시예에서는, 브라벤더(Brabender) 또는 작은 크기의 밴버리(Banbury) 믹서와 같은 밀폐식 믹서를 사용한다. 통상의 방법은 여러가지 물질을 가끔 조금씩 나누어서 믹서에 첨가하고 지시된 시간동안 계속 혼합하는 것이다. 그다음, 이와 같이하여 제조된 매스터 배치에 추가로 첨가하고 이어서 혼합한다. 표준방법은 하기 표에 따른다:In the examples below, a hermetic mixer such as a Brabender or a small Banbury mixer is used. The usual method is to add the various materials occasionally in small portions to the mixer and continue mixing for the indicated time. It is then further added to the master batch thus produced and then mixed. The standard method is according to the following table:
그 다음, 미경화된 매스터 배치를 즉시 합하고 소형의 2중 롤 밀(roll mill) 세트상에서 60게이지(gauge)로 시이트로 만든다. 대형 회전자를 사용하여 100o에서 4분 주기로 무니 점도를 측정한다. 이 공정은 NR(Hevea) 및 SBR(상표명 Duradene, The Firestone Trie & Rubber Company, Akron, Ohio, U. S. A.에 의해 시판)로부터 매스터 배치를 제조하는데 사용된다.Then the uncured master batches are immediately combined and sheeted to 60 gauge on a small set of dual roll mills. Measure the Mooney viscosity at 100 o using a large rotor at 4 minute intervals. This process is used to make master batches from Hevea and SBR (trade name: Duradene, The Firestone Trie & Rubber Company, Akron, Ohio, USA).
[실시예 A]Example A
약 60phr의 HAF 카본블랙 및 통상적인 양의 산화아연, 산화 스테아르산 및 납(waxy) 산화 방지제를 함유하는 SBR-계 승용차 타이어 트래드 소재 제형(대조용)을 제조한다. 60부의 HAF 블랙 대신에 24phr의 실시예 1의 카본블랙 생성물(BFO처리됨)을 함유하는 유사한 제형을 제조한다.A SBR-based passenger car tire tread material formulation (control) is prepared containing about 60 phr of HAF carbon black and conventional amounts of zinc oxide, stearic acid and wax antioxidants. A similar formulation is prepared containing 24 phr of the carbon black product of Example 1 (BFO treated) instead of 60 parts of HAF black.
제형을 약 150℃에서 경화시키고, 경화된 제형 둘다의 물리적 특성을 측정한다. 측정결과는 하기 표 II에 요약되어 있다.The formulation is cured at about 150 ° C. and the physical properties of both cured formulations are measured. The measurement results are summarized in Table II below.
[표 II]TABLE II
[실시예 B]Example B
약 60부의 ISAF 블랙, 약 15부의 Hi-Sil 실리카 및 통상적인 양의 산화아연, 산화방지제를 함유하는 천연고무(NR) 조성물(대조용)을 제조한다. 60부의 ISAF 블랙 대신 실시예 2 및 3의 카본블랙 생성물을 사용하여 거의 동일한 2개의 조성물을 제조한다. 이들 제형에 함유된 카본블랙 생성물의 양은 1phr의 벤조푸라잔 옥사이드 함량을 제공하기에 충분한 양이다. 이 3개의 제형을 약 150℃에서 경화시키고 경화된 제형의 물리적 특성중 몇가지를 평가한다. 그 결과가 표Ⅲ에 요약되어 있다.A natural rubber (NR) composition (control) is prepared containing about 60 parts ISAF black, about 15 parts Hi-Sil silica and conventional amounts of zinc oxide, an antioxidant. The carbon black products of Examples 2 and 3 were used in place of 60 parts of ISAF black to make two nearly identical compositions. The amount of carbon black product contained in these formulations is an amount sufficient to provide a benzofurazane oxide content of 1 phr. These three formulations are cured at about 150 ° C. and some of the physical properties of the cured formulations are evaluated. The results are summarized in Table III.
[표 III]TABLE III
(a) 실시예 2의 생성물(a) the product of Example 2
(b) 실시예 3의 생성물(b) the product of Example 3
(c) 대형 회전자를 사용하여 4분 주기로 측정.(c) Measured at 4 minute intervals using a large rotor.
표Ⅲ으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 카본블랙 생성물을 함유하는 소재는 감소된 무니점도를 나타낸다.As can be seen from Table III, the material containing the carbon black product of the present invention exhibits a reduced Mooney viscosity.
또한, 고무 조성물중에 본 발명의 카본블랙 생성물을 사용하면 카본블랙 및 개별적으로 첨가된 푸라잔 옥사이드를 함유하는 고무 조성물에 비해, 인열강도가 더 적게 손실되는 것으로 관찰되었다. 다시 말해서, 본 발명의 카본블랙 조성물은 카본블랙 및 푸라잔 옥사이드를 고무에 개별적으로 첨가하는 경우보다 푸라잔 옥사이드의 첨가로 인한 인열강도손실을 억제하는데 더욱 효과적이다.It has also been observed that the use of the carbon black product of the present invention in rubber compositions results in less tear strength compared to rubber compositions containing carbon black and individually added furazane oxide. In other words, the carbon black composition of the present invention is more effective in suppressing the tear strength loss due to the addition of furazane oxide than when carbon black and furazane oxide are separately added to the rubber.
본 발명의 카본블랙 생성물을 사용하여 생성된 본 발명의 가황가능한 고무 조성물은 공지된 방법에 의해 목적한 형태로 주형시키거나 성형시킬 수 있으며, 유사한 조성물이 사용되는 여러 용도로 사용할 수 있다. 예를들면, 타이어 튜브, 타이어 트레드, 타이어 케이싱(casing), 신발 바닥 및 뒤축, 비옷, 식탁보, 유체전달용 호스, 벨트, 인쇄기 롤, 인쇄기 덮개, 조각판, 밧데리상자 등에 사용할 수 있다. 타이어 소재로 사용하는 것이 특히 바람직하다.The vulcanizable rubber compositions of the invention produced using the carbon black products of the invention can be molded or molded into the desired form by known methods, and can be used for various applications in which similar compositions are used. For example, it can be used for tire tubes, tire treads, tire casings, shoe soles and heels, raincoats, tablecloths, fluid transfer hoses, belts, printing rolls, printing press covers, engraving plates, battery boxes and the like. It is especially preferable to use it as a tire material.
본 발명은 특정 물질, 기계장치, 방법, 공정 및 예에 관하여 본 명세서에 기술되고 예증된 반면, 본 분야에 숙련된 자들에게 명백한 바와 같이, 본 발명의 범위내에서 여러가지로 변형, 조합 및 교환될 수 있는 것으로 이해된다.While the present invention has been described and illustrated herein with respect to particular materials, mechanisms, methods, processes and examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications, combinations and exchanges can be made within the scope of the invention. It is understood that there is.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/621,656 US4557306A (en) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | Carbon black-furazan oxide product and rubber compositions containing same |
US621,656 | 1990-11-30 | ||
US621656 | 1990-11-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR860000333A KR860000333A (en) | 1986-01-28 |
KR930002235B1 true KR930002235B1 (en) | 1993-03-27 |
Family
ID=24491069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019850004278A KR930002235B1 (en) | 1984-06-18 | 1985-06-17 | Carbon black product and rubber compositions containing same |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4557306A (en) |
EP (1) | EP0177670A3 (en) |
JP (1) | JPS6114266A (en) |
KR (1) | KR930002235B1 (en) |
AR (1) | AR242815A1 (en) |
BR (1) | BR8502889A (en) |
CA (1) | CA1266739A (en) |
ES (2) | ES8801935A1 (en) |
ZA (1) | ZA853931B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101143324B1 (en) * | 2009-04-20 | 2012-05-09 | 주식회사 기술나라 | The rubber tube for crushing a base rock |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4975497A (en) * | 1984-09-21 | 1990-12-04 | Bridgestone/Firestone, Inc. | Rubber compositions containing furazan oxides and transition metal salts |
US4751271A (en) * | 1985-03-18 | 1988-06-14 | The Firestone Tire & Rubber Company | Furazan oxide modified rubbers and rubber compositions containing same |
US4822845A (en) * | 1987-04-13 | 1989-04-18 | The Firestone Tire & Rubber & Company | Rubber compositions modified with heterocyclic di-N-oxides |
US5001171A (en) * | 1987-12-07 | 1991-03-19 | Bridgestone/Firestone, Inc. | Process, modified rubbers and rubber compositions |
US4788229A (en) * | 1987-12-07 | 1988-11-29 | The Firestone Tire & Rubber Company | Process, modified rubbers and rubber compositions |
US5243810A (en) * | 1991-10-28 | 1993-09-14 | Macdon Industries | Header transport system |
US6533859B2 (en) | 2000-05-26 | 2003-03-18 | Flexsys America L.P. | Surface treated carbon black having improved dispersability in rubber and compositions of rubber therefrom having improved processability, rheological and dynamic mechanical properties |
US7148285B2 (en) | 2001-05-11 | 2006-12-12 | Cabot Corporation | Coated carbon black pellets and methods of making same |
WO2004020475A1 (en) | 2002-08-30 | 2004-03-11 | Bridgestone Corporation | Functionalized polymers and improved vulcanizates therefrom |
JP2004170845A (en) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Conductive rubber roller |
US6906121B2 (en) * | 2003-03-24 | 2005-06-14 | Uniroyal Chemical Company, Inc. | 4-nitrosodiphenylamine derivatives and their use as coupling agents for filled rubber compounds |
US7186845B2 (en) * | 2004-10-20 | 2007-03-06 | Bridgestone Corporation | Polymer-filler coupling additives |
EP1803713B1 (en) | 2005-12-28 | 2014-06-04 | Bridgestone Corporation | Polymer-filler coupling additives |
MX2010011299A (en) * | 2008-04-14 | 2010-11-12 | Bridgestone Corp | Processes for recovering rubber from natural rubber latex. |
EP3480219B8 (en) | 2012-03-06 | 2020-10-14 | Bridgestone Corporation | Processes for recovering rubber from aged briquettes and aged briquettes containing plant matter from non-hevea plants |
CN107254007B (en) | 2012-05-16 | 2019-05-21 | 株式会社普利司通 | Composition and relevant method of purification containing purified non-Hevea rubber |
AU2013277296B2 (en) | 2012-06-18 | 2016-08-11 | Bridgestone Corporation | Methods for desolventization of bagasse |
CA2876956C (en) | 2012-06-18 | 2021-07-27 | Bridgestone Corporation | Methods for increasing the extractable rubber content of non-hevea plant matter |
US10471473B2 (en) | 2012-06-18 | 2019-11-12 | Bridgestone Corporation | Systems and methods for the management of waste associated with processing guayule shrubs to extract rubber |
WO2015038707A1 (en) | 2013-09-11 | 2015-03-19 | Bridgestone Corporation | Processes for the removal of rubber from tks plant matter |
US10775105B2 (en) | 2018-11-19 | 2020-09-15 | Bridgestone Corporation | Methods for the desolventization of bagasse |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2424199A (en) * | 1942-11-14 | 1947-07-15 | Us Rubber Co | 1,3-epoxyarylofurazanes as parasiticidal preparations |
US2468978A (en) * | 1948-08-03 | 1949-05-03 | Goodrich Co B F | Composition of matter comprising carbon black and alkyl thiazyl disulfides |
US2905582A (en) * | 1955-04-29 | 1959-09-22 | Lord Mfg Co | Method of bonding polyurethanes to rubbers |
US2974120A (en) * | 1957-12-23 | 1961-03-07 | Monsanto Chemicals | Rubber compositions and preparation thereof |
US3528098A (en) * | 1962-11-15 | 1970-09-08 | American Cyanamid Co | Bridged poly(benzofurazan oxides) |
US3931106A (en) * | 1973-05-11 | 1976-01-06 | Imperial Chemical Industries Limited | Generation and use of dinitrile oxides |
US3931121A (en) * | 1974-11-11 | 1976-01-06 | Basf Wyandotte Corporation | Process for accelerating the curing of polymers with organo chloronitroso compounds |
DE2534400A1 (en) * | 1975-08-01 | 1977-02-17 | Basf Ag | ENVIRONMENTALLY FRIENDLY STOVE ENAMELS |
GB1586861A (en) * | 1977-09-16 | 1981-03-25 | Ici Ltd | Polymers |
GB2010850B (en) * | 1977-12-22 | 1982-03-31 | Ici Ltd | Polymers |
US4185018A (en) * | 1978-08-21 | 1980-01-22 | Ciba-Geigy Corporation | Process for producing benzofurazan-1-oxides |
EP0110953A4 (en) * | 1982-05-20 | 1984-09-28 | Firestone Tire & Rubber Co | Uncured rubber compositions containing aromatic furazan oxides. |
JPS59500972A (en) * | 1982-05-20 | 1984-05-31 | ザ・フアイヤ−スト−ン・タイヤ・アンド・ラバ−・カンパニ− | Rubber composition containing aromatic furazane oxide |
-
1984
- 1984-06-18 US US06/621,656 patent/US4557306A/en not_active Expired - Fee Related
-
1985
- 1985-05-21 EP EP85106224A patent/EP0177670A3/en not_active Withdrawn
- 1985-05-23 ZA ZA853931A patent/ZA853931B/en unknown
- 1985-05-24 CA CA000482364A patent/CA1266739A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-05-31 AR AR85300587A patent/AR242815A1/en active
- 1985-06-14 ES ES544198A patent/ES8801935A1/en not_active Expired
- 1985-06-17 BR BR8502889A patent/BR8502889A/en not_active IP Right Cessation
- 1985-06-17 KR KR1019850004278A patent/KR930002235B1/en not_active IP Right Cessation
- 1985-06-17 JP JP60130070A patent/JPS6114266A/en active Pending
-
1986
- 1986-02-14 ES ES552041A patent/ES8707991A1/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101143324B1 (en) * | 2009-04-20 | 2012-05-09 | 주식회사 기술나라 | The rubber tube for crushing a base rock |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES552041A0 (en) | 1987-09-01 |
KR860000333A (en) | 1986-01-28 |
AR242815A1 (en) | 1993-05-31 |
ZA853931B (en) | 1986-01-29 |
EP0177670A3 (en) | 1986-11-05 |
BR8502889A (en) | 1986-02-25 |
CA1266739A (en) | 1990-03-13 |
US4557306A (en) | 1985-12-10 |
JPS6114266A (en) | 1986-01-22 |
ES544198A0 (en) | 1988-03-16 |
ES8801935A1 (en) | 1988-03-16 |
EP0177670A2 (en) | 1986-04-16 |
ES8707991A1 (en) | 1987-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR930002235B1 (en) | Carbon black product and rubber compositions containing same | |
EP0287806B1 (en) | Rubber compositions modified with hydroxy-benzimidazole oxides | |
US4751271A (en) | Furazan oxide modified rubbers and rubber compositions containing same | |
US4975497A (en) | Rubber compositions containing furazan oxides and transition metal salts | |
US4822845A (en) | Rubber compositions modified with heterocyclic di-N-oxides | |
US4570690A (en) | Mixing procedure for obtaining filled rubber vulcanizates containing aromatic furazan oxides | |
EP0286851B1 (en) | Rubber compositions modified with benzimidazolinones | |
US4778857A (en) | Uncured rubber compositions containing aromatic furazan oxides | |
CA1265298A (en) | Rubber compositions modified with sulfenamide derivatives | |
KR920001045B1 (en) | Rubber composition containing aromatic furazan oxides | |
US3562303A (en) | Process of increasing the green strength of high-cis polyisoprene rubbers and facilitating the fabrication thereof | |
EP0195927B1 (en) | Furazan oxide modified rubbers and rubber compositions containing same | |
EP0175062B1 (en) | Rubber compositions containing furazan oxides and transition metal salts | |
KR930006908B1 (en) | Rubber compositions modified with sulfenamide derivatives | |
US2968640A (en) | Composition comprising styrene-butadiene elastomer, carbon black, an aminothiazole disulfide and a cadmium compound and method for curing same | |
JPH0240257B2 (en) | ||
US3856761A (en) | Sulfur vulcanization system containing a two-component accelerator system | |
Ciullo et al. | Rubber | |
Shiny et al. | New accelerator system for low temperature curing of elastomers with special reference to NR, NBR and NR/BR blends | |
NZ204254A (en) | Uncured rubber compositions containing aromatic furazan oxides |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 19960112 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |